Registration Number
0824U003494, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
24-01-2025
popup.evolution
o
Title
Structural and electrophysical properties of point-contact sensor multistructures
Author
Dmytro Harbuz,
popup.head Hennadii Kamarchuk
popup.head Evgeniy Zubarеv
popup.opponent Oleksandr Dolbyn
popup.opponent Galyna Dovbeshko
popup.review Roman V. Zaitsev
popup.review Oleksandr Y. Sipatov
popup.rada
National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute"
Description
Дисертаційна робота присвячена розробці методу створення точково-контактних сенсорних матриць з характеристиками, що відтворюються, удосконаленню технології отримання таких нанооб'єктів, проведенню досліджень, що спрямовані на поглиблення розуміння природи точково-контактних сенсорів видихуваного газу на основі сполуки тетраціанохінодіметану, а також розробці методологічної основи для аналізу спектральних сенсорних профілів газу, що видихається, з медичним застосуванням.
Точкові контакти Янсона являють собою електричні контакти між масивними електродами з площею дотику, що характеризується діаметром, меншим або порівняним із середньою довжиною вільного пробігу носіїв заряду в речовині. Співвідношення між довжиною вільного пробігу електрона і діаметром контакту визначає межу між звичайними електричними контактами і точковими контактами Янсона, а також відмінність їх фізичних властивостей. Ці відмінності обумовлені тим, що у точкових контактах Янсона велика довжина вільного пробігу електронів у порівнянні з їх розмірами забезпечує розділення у просторі теплових ефектів та нерівноважних електронних процесів, які відповідальні за спектральні та сенсорні властивості цих квантових об’єктів. Така особливість забезпечує унікальні можливості точкових контактів Янсона, що робить їх привабливими об’єктами для розробки газових сенсорів.
У якості газочутливого матеріалу для створення функціонального шару сенсору на основі точкових контактів Янсона було використано сполуку тетраціанохінодіметану (TCNQ). Вибір матеріалу був обумовлений високою анізотропією електричної провідності, що характерна для органічних провідників. У процессі синтезу об’єктів дослідження створювалась речовина Cu-TCNQ. Для синтезу функціональних та модельних зразків використано оригінальну техніку комбінованого електрохімічного осадження з примусовою конвекцією.
У процесі роботи досліджено структуру та фазовий склад газових точково-контактних сенсорів на основі сполуки Cu-TCNQ. Визначено залежність поверхневої морфології отримуваних нанооб’єктів від режимів їх синтезу. Отримані газові сенсори надалі використано для детектування газу, що видихається людиною. Такий газ є складною газовою сумішшю, що несе інформацію про метаболічний стан організму. Ця інформація міститься у енергетичному профілі видихуваного газу, який вимірюється у вигляді сигналу відгуку точково-контактного сенсора. Аналіз особливостей кривої відгуку точково-контактних сенсорів на дію видихуваного газу людини із застосуванням коректної математичної обробки результатів забезпечує можливість визначення характеристичних параметрів, які надалі можуть бути використані для розробки математичного алгоритму виявлення окремих областей профілю видихуваного газу, що відповідають різним метаболічним процесам, які відбуваються в організмі людини.
У ході дисертації запропоновано методологічну послідовність процедур по визначенню вмісту серотоніну, кортизолу та мелатоніну в організмі людини за аналізом газу, що видихається, з використанням точково-контактних сенсорів. Розроблено універсальний підхід по неінвазивному визначенню вмісту гормонів, що базується на дослідженні особливостей кривих відгуку датчиків на дію газової суміші та продемонстровано його функціональність.
Результати досліджень, що висвітлено в даній роботі, дозволяють значним чином покращити розуміння природи точково-контактних сенсорів газу, що наближає перспективи їх широкого використання для медичної діагностики. Висока достовірність результатів була гарантована завдяки застосуванню сучасного експериментального обладнання, використанню оригінальних методів та методик, які показали свою ефективність та були апробовані під час попередніх досліджень, визнаних науковою спільнотою, а також високим фаховим рівнем співавторів наукових публікацій.
Результати досліджень, що лягли в основу даної роботи, були апробовані у медичних дослідженнях у державній установі «Інститут охорони здоров'я дітей та підлітків Національної академії медичних наук України», м. Харків, що стало підтвердженням їхньої високої надійності та затребуваності. Матеріали роботи було впроваджено в навчальний процес кафедри фізики металів і напівпровідників Національного Технічного Університету «Харківський Політехнічний Інститут».
Registration Date
2024-12-09
popup.nrat_date
2024-12-09 / 2026-07-01
